Spannkraftverteilung in metallischen Bipolarplatten
bachelor's thesis

Aufgrund der steigenden Umweltbelastungen durch den CO2-Ausstoß, sind gesetzliche Vorgaben des durchschnittlich zulässigen Ausstoßes einzuhalten. Weiterhin ist ein Anstieg des Ölverbrauches zu verzeichnen, bei gleichzeitigen Mehraufwand für die Ölförderung von bekannten Ölfeldern. Ebenfalls steigt die Anzahl der Neuzulassungen von Personenkraftwagen weltweit. Um das Mobilitätsbedürfnis der Bevölkerung zufrieden zu stellen bei gleichzeitiger Reduzierung der Umweltbelastungen, des Ölbedarfes und einer angemessenen Betankungsdauer bieten brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge eine gute Alternative für den täglichen Einsatz ohne signifikante Nachteile im Vergleich zu Fahrzeugen mit einer Verbrennungskraftmaschine.

Für den mobilen Einsatz in Fahrzeugen haben sich Niedertemperatur-Brennstoffzellen mit einer Protonen-Austausch-Membran als geeignet erwiesen. Diese werden mit Wasserstoff betrieben und es entsteht bei der chemischen Reaktion des Kraftstoffes kein CO2. Für den Einsatz im Fahrzeug werden mehrere Zellen zu einem Stapel zusammen gepresst, um die notwendige Leistung für den Vortrieb bereit zu stellen. Dabei ist es notwendig den Stapel mit einer Mindestkraft zu belasten, um einen Austritt der Medien aufgrund eines zu geringen Kontaktdruckes der Dichtungen zu vermeiden.

Im Rahmen dieser Arbeit soll die notwendige Spannkraft auf eine metallische Bipolarplatte ermittelt werden, um einen ausreichenden Kontaktdruck der Dichtung innerhalb eines kurzen Zeitabschnittes zu gewährleisten. Hierbei ist der Übergangbereich von der Kühlmedienzufuhr zu dem Flussfeld zu betrachten. Weiterhin sind die resultierenden Belastungen der Bipolarplatte zu bewerteten.